Bezpieczeństwo windy kosmicznej

Główny artykuł: Kosmiczna winda

Istnieje ryzyko związane z nigdy wcześniej nie stosowanymi technologiami, takimi jak budowa i działanie windy kosmicznej . Winda kosmiczna stanowiłaby zagrożenie nawigacyjne, zarówno dla samolotów, jak i statków kosmicznych. Z samolotami można by sobie poradzić za pomocą prostych ograniczeń kontroli ruchu lotniczego. Uderzenia obiektów kosmicznych, takich jak meteoroidy, satelity i mikrometeoryty, stanowią trudniejszy problem przy budowie i eksploatacji windy kosmicznej.

Satelity

Gdyby nic nie zostało zrobione, zasadniczo wszystkie satelity z perygeum poniżej szczytu windy ostatecznie zderzyłyby się z kablem windy.

Kaskada awarii

Dla stabilności nie wystarczy, aby inne włókna były w stanie przejąć obciążenie uszkodzonej żyły — system musi również przetrwać natychmiastowe, dynamiczne skutki uszkodzenia włókna, które generuje pociski wycelowane w sam kabel. Na przykład, jeśli kabel ma naprężenie robocze 50 gigapaskali (7 300 000 psi) i moduł Younga 1000 gigapaskali (150 000 000 psi), jego odkształcenie wyniesie 0,05, a zmagazynowana energia sprężystości będzie wynosić 1/2 × 0,05 × 50 GPa = 1,25×10 9 dżuli na metr sześcienny. Zerwanie włókna spowoduje, że para rozprężających się fal rozdzieli się z prędkością dźwięku we włóknie, przy czym segmenty włókien za każdą falą będą poruszać się z prędkością ponad 1000 metrów na sekundę (3300 stóp/s) (więcej niż prędkość wylotowa standardowego naboju kalibru .223 ( 5,56 mm ) wystrzeliwanego z karabinu M16 ). Jeśli te szybko poruszające się pociski nie zostaną bezpiecznie zatrzymane, zerwą kolejne włókna, inicjując kaskadę awarii zdolną do przecięcia kabla. Wydaje się, że wyzwanie, jakim jest zapobieganie pękaniu włókien w celu zainicjowania kaskady katastrofalnych awarii, nie zostało uwzględnione w aktualnej literaturze dotyczącej naziemnych wind kosmicznych. [ potrzebne źródło ] Problemy tego rodzaju byłyby łatwiejsze do rozwiązania w zastosowaniach o niższym napięciu (np. windy księżycowe). Problem ten został opisany przez fizyka Freemana Dysona .

Korozja

Niektórzy uważają, że korozja stanowi zagrożenie dla każdego cienko zbudowanego uwięzi (czego wymaga większość projektów). W górnych warstwach atmosfery tlen atomowy stale pochłania większość materiałów.

Inne analizy pokazują, że tlen atomowy nie stanowi w praktyce problemu.

Pasy promieniowania i Van Allena

Główny artykuł: pas promieniowania Van Allena

Większość konstrukcji windy kosmicznej leżałaby wewnątrz pasa promieniowania Van Allena , a winda kosmiczna przechodziłaby przez pasy Van Allena . Nie stanowi to problemu dla większości ładunków, ale ilość czasu spędzanego przez wspinacza w tym regionie spowodowałaby zatrucie promieniowaniem każdego nieosłoniętego człowieka lub innej żywej istoty. Wewnętrzny pas musiałby zostać przekroczony, gdzie – za trzymilimetrową osłoną z aluminium – moc dawki może osiągnąć 465 mSv/h.

Co więcej, skuteczność magnetosfery w odbijaniu promieniowania emitowanego przez Słońce dramatycznie spada po wzniesieniu się kilku promieni Ziemi nad powierzchnię. To promieniowanie jonizujące może spowodować uszkodzenie materiałów zarówno w uwięzi, jak i wspinaczy.

Aby winda kosmiczna mogła być używana przez pasażerów, pas promieniowania Van Allena musi zostać opróżniony z naładowanych cząstek. Zostało to zaproponowane w ramach projektu High Voltage Orbiting Long Tether.

W przypadku niepowodzenia

Cięcie w pobliżu punktu zakotwiczenia

Jeśli winda zostanie przecięta w punkcie zakotwiczenia na powierzchni Ziemi, zewnętrzna siła wywierana przez przeciwwagę spowoduje, że cała winda wzniesie się w górę na wyższą orbitę lub całkowicie uniknie ziemskiej grawitacji.

Przyciąć do około 25 000 km

Gdyby przerwa nastąpiła na większej wysokości, do około 25 000 kilometrów (16 000 mil), dolna część windy zeszłaby na Ziemię i ułożyła się wzdłuż równika na wschód od punktu kotwicy, podczas gdy obecnie niezrównoważona górna część wzniosłaby się do wyższa orbita.

Wytnij powyżej 25 000 km

Gdyby pęknięcie nastąpiło po stronie przeciwwagi windy, dolna część, obejmująca teraz „stację centralną” windy, zaczęłaby opadać i kontynuowałaby opadanie do ponownego wejścia, gdyby żadna część kabla poniżej również nie uległa awarii. W zależności od rozmiaru albo spłonąłby przy ponownym wejściu, albo uderzyłby w powierzchnię. Mechanizm natychmiastowego odcięcia kabla pod stacją uniemożliwiłby ponowne wejście na stację i skutkowałby jej kontynuacją na wysokiej i nieco zmodyfikowanej orbicie. Symulacje wykazały, że gdy opadająca część windy kosmicznej „owija się” wokół Ziemi, naprężenie na pozostałej długości kabla wzrasta, co powoduje zerwanie i odrzucenie jej górnych sekcji. Szczegóły tego, jak te kawałki pękają i trajektorie, jakie obierają, są bardzo wrażliwe na warunki początkowe.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Space_elevator_safety&oldid=1142728356 ”